Dans une étude récente publiée dans Matériaux avancés, une équipe de chercheurs a développé une nouvelle greffe vasculaire biodégradable de petit diamètre qui facilite la formation de structures contenant de l’élastine dans l’intima-média, ce qui est important pour le fonctionnement normal de l’artère.
Sommaire
Arrière plan
Les lésions artérielles causées par des conditions telles que l’athérosclérose sévère peuvent entraîner un infarctus du myocarde et la mort. Alors que les greffes vasculaires autologues des artères radiales, des artères mammaires internes ou des veines saphènes sont idéales, les patients ayant des antécédents médicaux ont souvent recours à des greffes synthétiques.
Les greffons synthétiques disponibles dans le commerce fabriqués à partir de matériaux tels que le polytétrafluoroéthylène posent des problèmes tels que l’obstruction sur de longues périodes due aux caillots sanguins et à la resténose. La régénération artérielle est également inhibée en raison de la nature non biodégradable de ces greffons.
Les greffons vasculaires biodégradables ont l’avantage d’augmenter la perméabilité et de faciliter la prolifération des cellules musculaires lisses (SMC), la formation d’endothélium et le dépôt de protéines de la matrice extracellulaire (ECM) telles que le collagène et l’élastine. Cependant, la performance à long terme de ces greffes est compromise par la mauvaise régénération spatiale et l’organisation des fibres d’élastine, entraînant un mauvais agencement des cellules endothéliales et des CML.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé une combinaison de tropoélastine (TE), une protéine ECM produite naturellement utilisée par les cellules élastogènes pour produire de l’élastine, et de sébacate de polyglycérol (PGS), un matériau biodégradable et hautement élastique, pour produire un biodégradable, non- greffon vasculaire poreux.
L’échafaudage TE-PGS a été construit par électrofilage pour imiter la structure des fibres artérielles natives et stabilisé par la chaleur pendant 16 heures à 160 ° C. La microscopie multiphotonique a été utilisée pour examiner l’échafaudage stabilisé à la chaleur et étudier les microstructures TE et PGS. La conformation chimique de l’échafaudage avant et après la stabilisation thermique a été comparée à l’aide de la réflectance totale atténuée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR-ATR).
Des essais de traction ont été effectués pour déterminer les propriétés mécaniques telles que la résistance à la traction ultime, le module de Young, l’allongement à la rupture et la courbe contrainte-déformation. La stabilité mécanique et la viscoélasticité ont été évaluées en soumettant l’échafaudage à un test de fluage à une charge de 0,1 MPa pendant 500 minutes. En outre, l’intégrité structurelle et la stabilité des dimensions de l’échafaudage ont été testées en immergeant l’échafaudage dans une solution saline tamponnée au phosphate à 37 oC. La stabilité à long terme a été déterminée sur la base des observations de changement de masse sur 154 jours après la submersion.
Les échafaudages ont été cultivés avec des fibroblastes dermiques humains pour déterminer in vitro cytocompatibilité, tandis que la in vivo la compatibilité a été mesurée en implantant l’échafaudage par voie sous-cutanée chez la souris et en effectuant des examens histologiques après deux et quatre semaines.
Des cellules musculaires lisses de l’artère coronaire humaine (HCASMC) et des cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVEC) ont été cultivées sur l’échafaudage. Les marqueurs fonctionnels et la prolifération ont été étudiés pour déterminer si ces échafaudages fonctionneraient avec succès en tant que greffes vasculaires.
Les échafaudages TE-PGS ont été utilisés pour fabriquer des greffons vasculaires de 0,7, 1 et 1,5 mm de diamètre et d’épaisseurs de paroi variables, et la pression d’éclatement, l’angle de pli et les propriétés de rétention de suture de ces greffons ont été testés. La thrombogénicité des greffons a été testée avant d’être implantée dans l’aorte abdominale sous-rénale de souris pendant huit mois.
La dégradation du greffon a été surveillée à l’aide d’une coloration par immunofluorescence pour les macrophages. La distribution de l’élastine, du collagène, des SMC et des cellules endothéliales a également été étudiée, et les lamelles élastiques régénérées dans l’intima-média ont été comparées à celles d’une souris native.
Résultats
Les résultats ont indiqué que l’échafaudage TE50 (rapport 50:50 de TE:PGS) était mécaniquement stable et biocompatible pour une utilisation en tant que greffes vasculaires et n’était pas très sujet à la thrombose. Il a soutenu la prolifération des HUVEC et HCASMC et l’expression de marqueurs protéiques fonctionnels.
En outre, la nature non poreuse de l’échafaudage TE50 a stimulé la formation de fibres d’élastine et de collagène structurellement appropriées dans l’intima-média et l’adventice, respectivement. Les expériences d’implantation chez la souris ont montré qu’à huit mois, l’échafaudage s’était complètement dégradé, une néo-artère s’était formée et du collagène mature était détecté dans l’adventice.
Les lamelles élastiques étaient entourées d’actine musculaire alpha-lisse en forme de fuseau, alignée sur la circonférence+ et lisse+ SMC dans les huit semaines, par rapport aux huit mois pris chez les souris natives pour une formation de lamelles élastiques similaire.
conclusion
Pour résumer, l’étude a décrit l’utilisation d’un échafaudage TE-PGS pour construire des greffons vasculaires non poreux et biodégradables et pouvant favoriser la prolifération des CML ainsi que faciliter la formation de fibres d’élastine et de collagène.
Dans l’ensemble, les résultats ont indiqué que les échafaudages TE-PGS facilitaient la formation de lamelles d’élastine organisées, ce qui est essentiel pour une bonne régénération artérielle. Les tests d’implantation ont rapporté la biocompatibilité et fourni des preuves de la formation de néo-artères chez la souris en huit mois. De plus, la nature biodégradable, la thermostabilité, la résistance à la traction et la perméabilité du matériau en font un candidat idéal pour les greffes vasculaires synthétiques.